本實(shí)用新型涉及模擬飛行座艙系統(tǒng)中駕駛盤操縱桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種駕駛盤操縱桿。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成的模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真環(huán)境，并使用戶沉浸到該環(huán)境中。

目前，模擬飛行座艙系統(tǒng)由座艙操作系統(tǒng)、HUD系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成，其中座艙操作系統(tǒng)主要由駕駛桿、腳蹬、油門操縱桿、前輪轉(zhuǎn)彎手輪、頂控板、頂控板安裝支架、后電子板以及配套的IO采集系統(tǒng)組成，HUD系統(tǒng)主要由HUD主體、HUD安裝支架等組成。而在模擬飛行的座艙內(nèi)，座艙的內(nèi)部主要由內(nèi)部操作系統(tǒng)和人機(jī)操作界面組成，在內(nèi)部操作系統(tǒng)上采集的各種開關(guān)信號、模擬信號和控制信號主要由I/O采集板卡負(fù)責(zé)處理，而I/O采集板卡又將信號傳輸?shù)絀/O計(jì)算機(jī)，然后I/O計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)把相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給其它處理系統(tǒng)。內(nèi)部操作系統(tǒng)中的駕駛盤操縱桿內(nèi)的電位器主要用于采集用戶的位置信息，并將采集的信號實(shí)時(shí)發(fā)送到I/O計(jì)算機(jī)（數(shù)據(jù)交換、信號傳遞過程參照說明書附圖1）。

駕駛盤操縱桿作為模擬飛行座艙系統(tǒng)的操作系統(tǒng)和重要的核心部件之一，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、功能的多少以及其造價(jià)消耗的多少都是影響其普及使用的重要因素?，F(xiàn)有的一些駕駛盤操縱桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，功能受到一定限制，而且其上的電位器經(jīng)常無法精確地采集與用戶機(jī)械位置相對應(yīng)的電壓值，從而無法為I/O計(jì)算機(jī)提供準(zhǔn)確的反饋信號，造成I/O計(jì)算機(jī)和HUD系統(tǒng)的模擬功能失靈、失真，因此不利于推廣采用；而且許多現(xiàn)有的駕駛盤操縱桿還存在的一個(gè)重要問題是無法自動(dòng)回中，這種駕駛盤操縱桿經(jīng)人操縱后無法自動(dòng)回到初始位置，其往往需要人來手動(dòng)操作使其回中，或者停止在不確定的位置，這給新使用者造成了極大的不便利。因此，如何設(shè)計(jì)出一種能夠解決上述技術(shù)問題的駕駛盤操縱桿是依然是一項(xiàng)重要的研究課題，此外還應(yīng)具備有不同于現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢，例如：造價(jià)低、功能強(qiáng)大、可普及使用等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低、采集精度高、能夠自動(dòng)回中的駕駛盤操縱桿。

本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種駕駛盤操縱桿，它包括駕駛盤安裝板、兩個(gè)駕駛盤、兩個(gè)光軸、采集卡、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)械回中結(jié)構(gòu)和I/O計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，光軸的一端與駕駛盤固定連接，光軸的軸體穿過駕駛盤安裝板上對應(yīng)的軸孔安裝在其上；所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在一個(gè)光軸的中段位置，它包括齒輪A、齒輪B、連桿和電位器，連桿的一端開設(shè)有軸孔并與一個(gè)光軸套裝，連桿的另一端與另一個(gè)光軸套裝，齒輪A固連在光軸上并與連桿的側(cè)面接觸，齒輪B安裝在連桿的同側(cè)面并與齒輪A嚙合，電位器與齒輪B的轉(zhuǎn)軸連接；所述的機(jī)械回中結(jié)構(gòu)安裝在另一個(gè)光軸的中段位置，它包括撥片、彈簧拉桿、尼龍?zhí)缀屠?，彈簧拉桿墊著尼龍?zhí)着c光軸固定連接同時(shí)與撥片連接，撥片安裝在連桿的側(cè)面上與拉簧的一端連接，拉簧的另一端安裝在駕駛盤安裝板上；所述的采集卡安裝在駕駛盤安裝板上，采集卡與電位器連接的同時(shí)也與I/O計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)連接。

所述的駕駛盤安裝板為上表面挖有長方形通孔的中空結(jié)構(gòu)，駕駛盤安裝板上表面的板面上安裝有拉線傳感器。

所述的駕駛盤安裝板與連桿之間設(shè)置有彈簧芯軸，彈簧芯軸上套裝有壓簧。

所述的機(jī)械回中結(jié)構(gòu)還包括有銷軸和銅套，銅套通過銷軸安裝在連桿上，銅套的一個(gè)側(cè)面與連桿接觸，另一個(gè)側(cè)面與撥片接觸。

所述的駕駛盤操縱桿還包括同步運(yùn)動(dòng)控制裝置，同步運(yùn)動(dòng)控制裝置包括鏈條和兩個(gè)鏈輪，兩個(gè)鏈輪分別固定安裝于兩個(gè)光軸上，兩個(gè)鏈輪位于遠(yuǎn)離駕駛盤的光軸的一端，鏈條則套裝在兩個(gè)鏈輪上。

所述的彈簧拉桿由光軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，撥片由彈簧拉桿推動(dòng)運(yùn)動(dòng)，拉簧又由撥片15推動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

所述的拉簧由彈性材料制成，拉簧具有一定的彈性限度，拉簧受到外力作用時(shí)能夠產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，外力退去時(shí)，能夠自動(dòng)回到初始位置。

所述的采集卡包含有自動(dòng)采集數(shù)據(jù)單元和自動(dòng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)的駕駛盤操縱桿采集精度低、回中困難的技術(shù)問題，具有較高的采集精度以及能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)回中，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。

2、本實(shí)用新型所述的一種駕駛盤操縱桿整體結(jié)構(gòu)相對簡單，設(shè)計(jì)原理通俗易懂，加工方便，制造成本低，可普及性強(qiáng)，應(yīng)用前景廣泛。

附圖說明

圖1 為座艙機(jī)架組件內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換關(guān)系圖；

圖2 為本實(shí)用新型駕駛盤操縱桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3 為本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4 為本實(shí)用新型所述的機(jī)械回中結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖中，1-齒輪A，2-齒輪B，3-駕駛盤安裝板，8-銷軸，9-彈簧芯軸，11-銅套，13-連桿，15-撥片，20-駕駛盤，17-拉簧，18-壓簧，20-駕駛盤，22-彈簧拉桿，23-尼龍?zhí)祝?4-拉線傳感器，26-光軸，28-電位器，29-鏈條，30-鏈輪，37-采集卡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述：

如圖1-圖4所示，一種駕駛盤操縱桿，它包括駕駛盤安裝板3、兩個(gè)駕駛盤20、兩個(gè)光軸26、采集卡37、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)械回中結(jié)構(gòu)和I/O計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，光軸26的一端與駕駛盤20固定連接，光軸26的軸體穿過駕駛盤安裝板3上對應(yīng)的軸孔安裝在其上；所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在一個(gè)光軸26的中段位置，它包括齒輪A1、齒輪B2、連桿13和電位器28，連桿13的一端開設(shè)有軸孔并與一個(gè)光軸26套裝，連桿13的另一端與另一個(gè)光軸26套裝，齒輪A1固連在光軸26上并與連桿13的側(cè)面接觸，齒輪B2安裝在連桿13的同側(cè)面并與齒輪A1嚙合，電位器28與齒輪B2的轉(zhuǎn)軸連接；所述的機(jī)械回中結(jié)構(gòu)安裝在另一個(gè)光軸26的中段位置，它包括撥片15、彈簧拉桿22、尼龍?zhí)?3和拉簧17，彈簧拉桿22墊著尼龍?zhí)?3與光軸26固定連接同時(shí)與撥片15連接，撥片15安裝在連桿13的側(cè)面上與拉簧17的一端連接，拉簧17的另一端安裝在駕駛盤安裝板3上；所述的采集卡37安裝在駕駛盤安裝板3上，采集卡37與電位器28連接的同時(shí)也與I/O計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)連接。

所述的駕駛盤安裝板3為上表面挖有長方形通孔的中空結(jié)構(gòu)，駕駛盤安裝板3上表面的板面上安裝有拉線傳感器24；所述的駕駛盤安裝板3與連桿13之間設(shè)置有彈簧芯軸9，彈簧芯軸9上套裝有壓簧18；所述的機(jī)械回中結(jié)構(gòu)還包括有銷軸8和銅套11，銅套11通過銷軸8安裝在連桿13上，銅套11的一個(gè)側(cè)面與連桿13接觸，另一個(gè)側(cè)面與撥片15接觸；所述的駕駛盤操縱桿還包括同步運(yùn)動(dòng)控制裝置，同步運(yùn)動(dòng)控制裝置包括鏈條29和兩個(gè)鏈輪30，兩個(gè)鏈輪30分別固定安裝于兩個(gè)光軸26上，兩個(gè)鏈輪30位于遠(yuǎn)離駕駛盤20的光軸26的一端，鏈條29則套裝在兩個(gè)鏈輪30上；所述的彈簧拉桿22由光軸26帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，撥片15由彈簧拉桿22推動(dòng)運(yùn)動(dòng)，拉簧17又由撥片15推動(dòng)運(yùn)動(dòng)；所述的拉簧17由彈性材料制成，拉簧17具有一定的彈性限度，拉簧17受到外力作用時(shí)能夠產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，外力退去時(shí)，能夠自動(dòng)回到初始位置；所述的采集卡37包含有自動(dòng)采集數(shù)據(jù)單元和自動(dòng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元。

本實(shí)用新型的工作過程如下：當(dāng)用戶使用本實(shí)用新型所述的駕駛盤操縱桿進(jìn)行模擬飛行時(shí)，操作駕駛盤20帶動(dòng)光軸26轉(zhuǎn)動(dòng)，光軸26帶動(dòng)齒輪A1轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪A1帶動(dòng)齒輪B2轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪B2的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)電位器28轉(zhuǎn)動(dòng)，電位器28將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為與用戶機(jī)械位置相對應(yīng)的電壓值，同時(shí)傳輸給采集卡37，采集卡37接收到該信號后傳遞給I/O計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對與用戶機(jī)械位置相對應(yīng)電壓值的精確采集；當(dāng)駕駛盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)也帶動(dòng)了連接在光軸26上的彈簧拉桿22轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧拉桿22推動(dòng)撥片15運(yùn)動(dòng)，撥片15又帶動(dòng)拉簧17轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)駕駛盤20沒有外力作用時(shí)，由于受到拉簧17的自身的彈性拉力作用，拉簧17又反過來帶動(dòng)撥片15反向運(yùn)動(dòng)以推動(dòng)彈簧拉桿22回到它的初始位置，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)回中。上述過程中，本實(shí)用新型所述的駕駛盤操縱桿的采集精度取決了電位器28和采集卡37的精度，而與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不存在必然關(guān)系，因此其與現(xiàn)有的大多數(shù)專利技術(shù)相比，采集精度自然更高；同時(shí)，通過設(shè)計(jì)機(jī)械回中結(jié)構(gòu)也解決了傳統(tǒng)的駕駛盤操縱桿無法回中或者回中困難的技術(shù)問題；本實(shí)用新型整體原理簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通俗易懂，因而造價(jià)低，自然比較容易實(shí)現(xiàn)大批量普及使用；駕駛盤安裝板3與連桿13之間設(shè)置的彈簧芯軸9以及彈簧芯軸9上套裝的壓簧18起到了保護(hù)整體的作用，其中壓簧18起到了減震的作用；本實(shí)用新型上還設(shè)計(jì)的同步運(yùn)動(dòng)控制裝置，保證了兩根光軸26和兩個(gè)駕駛盤20之間的同步運(yùn)動(dòng)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。